專利名稱：時(shí)變時(shí)滯不確定系統(tǒng)的飽和自調(diào)整控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種針對(duì)時(shí)變時(shí)滯不確定系統(tǒng)的飽和自調(diào)整 控制器。具體是一種在常規(guī)PID控制器輸出端設(shè)置幅值可自動(dòng)調(diào)整的限幅器，同時(shí)采取抗 積分飽和措施，用以確保時(shí)滯系統(tǒng)在工況大范圍變化時(shí)仍具有良好穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能的優(yōu) 化控制器。
背景技術(shù)：
時(shí)滯系統(tǒng)在電力、化工、鋼鐵等生產(chǎn)過程中大量存在，屬于過程控制領(lǐng)域的典型被 控對(duì)象。一般而言，隨著工況的改變，時(shí)滯系統(tǒng)的遲延時(shí)間、增益等也會(huì)發(fā)生大的變化。由 于時(shí)滯過程(尤其是遲延時(shí)間較長(zhǎng)且時(shí)變的過程)會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和控制產(chǎn)生顯著的 消極影響，且該影響很難通過常規(guī)的控制手段有效克服，因此，對(duì)時(shí)變時(shí)滯不確定系統(tǒng)控制 問題的研究一直是學(xué)術(shù)研究及工程應(yīng)用領(lǐng)域的熱點(diǎn)內(nèi)容。蘇宏業(yè)等人在《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》(1999年，第4期，第513-517頁(yè))上發(fā)表的文章“時(shí) 變時(shí)滯不確定系統(tǒng)的魯棒輸出反饋控制”研究了時(shí)變時(shí)滯不確定系統(tǒng)基于狀態(tài)觀測(cè)器的動(dòng) 態(tài)輸出反饋實(shí)現(xiàn)魯棒鎮(zhèn)定的分析和綜合問題。提出了確保該系統(tǒng)可通過輸出反饋魯棒鎮(zhèn)定 的充分條件，并將該充分條件轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式問題，最終通過求解兩個(gè)線性矩陣不 等式來構(gòu)造輸出反饋控制律。但是，該研究更偏重于理論分析和證明，沒有對(duì)典型工業(yè)對(duì)象 進(jìn)行必要的仿真驗(yàn)證；從工程應(yīng)用的角度看，該研究所得的結(jié)果較為抽象、復(fù)雜，也未給出 操作性強(qiáng)的實(shí)施步驟，不利于工程技術(shù)人員掌握和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)不適于工程應(yīng)用的問題，本發(fā)明提供了一種時(shí)變時(shí)滯不確定系統(tǒng) 的飽和自調(diào)整控制器。本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的飽和自調(diào)整控制器包括常規(guī)PID控制器、自調(diào)整限幅器和抗積分飽和器；所述常規(guī)PID控制器根據(jù)被控參數(shù)y(t)與其目標(biāo)值r(t)的偏差產(chǎn)生控制指令
Uc⑴；所述自調(diào)整限幅器在工況變量s(t)的驅(qū)動(dòng)下，首先計(jì)算出時(shí)變時(shí)滯不確定對(duì)象 在對(duì)應(yīng)工況下的穩(wěn)態(tài)增益K，然后根據(jù)K和r(t)動(dòng)態(tài)生成限幅值，適時(shí)對(duì)u。(t)進(jìn)行限制并 產(chǎn)生最終的控制作用u (t)；所述抗積分飽和器根據(jù)u。(t)與u(t)的偏差對(duì)所述常規(guī)PID控制器中的積分作 用進(jìn)行限制。具體實(shí)施步驟如下1.辨識(shí)時(shí)變時(shí)滯不確定被控對(duì)象的穩(wěn)態(tài)增益；以微分方程表示的時(shí)變時(shí)滯不確定系統(tǒng)的一般形式如下
權(quán)利要求
時(shí)變時(shí)滯不確定系統(tǒng)的飽和自調(diào)整控制器，其特征在于，包括常規(guī)PID控制器、自調(diào)整限幅器和抗積分飽和器；所述常規(guī)PID控制器根據(jù)被控參數(shù)y(t)與其目標(biāo)值r(t)的偏差產(chǎn)生控制指令uc(t)；所述自調(diào)整限幅器在工況變量s(t)的驅(qū)動(dòng)下，首先計(jì)算出時(shí)變時(shí)滯不確定對(duì)象在對(duì)應(yīng)工況下的穩(wěn)態(tài)增益K，然后根據(jù)K和r(t)動(dòng)態(tài)生成限幅值，適時(shí)對(duì)uc(t)進(jìn)行限制并產(chǎn)生最終的控制作用u(t)；所述抗積分飽和器根據(jù)uc(t)與u(t)的偏差對(duì)所述常規(guī)PID控制器中的積分作用進(jìn)行限制。
2.如權(quán)利要求1所述的飽和自調(diào)整控制器，其特征在于，所述自調(diào)整限幅器有三個(gè)外 部輸入變量被控參數(shù)目標(biāo)值r(t)、常規(guī)PID控制器輸出u。(t)及工況變量s(t)；所述自調(diào)整限幅器有七個(gè)內(nèi)部設(shè)置參數(shù)低工況時(shí)被控對(duì)象的穩(wěn)態(tài)增益&、中間工況 時(shí)被控對(duì)象的穩(wěn)態(tài)增益KM、高工況時(shí)被控對(duì)象的穩(wěn)態(tài)增益Kh、低工況時(shí)工況變量的數(shù)值&、 中間工況時(shí)工況變量的數(shù)值SM、高工況時(shí)工況變量的數(shù)值Sh、限幅調(diào)整系數(shù)K。； 所述自調(diào)整限幅器有一個(gè)輸出變量u(t)； 自調(diào)整限幅器的輸出u(t)與輸入u。(t)的函數(shù)關(guān)系為
3.如權(quán)利要求1所述的飽和自調(diào)整控制器，其特征在于，所述飽和自調(diào)整控制器在工 業(yè)控制系統(tǒng)或裝置的存儲(chǔ)容量或運(yùn)算負(fù)荷受限的情況下，可采用硬件電路與軟件編程相結(jié) 合的方式實(shí)現(xiàn)；所述硬件電路包含中央處理器、I/O接口、通信接口、時(shí)鐘同步電路、EPR0M、RAM、故障檢 測(cè)電路及掉電檢測(cè)電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種針對(duì)時(shí)變時(shí)滯不確定系統(tǒng)的飽和自調(diào)整控制器，包括自調(diào)整限幅器、常規(guī)PID控制器和抗積分飽和器三部分常規(guī)PID控制器根據(jù)被控參數(shù)y(t)與其目標(biāo)值r(t)的偏差產(chǎn)生控制指令uc(t)，自調(diào)整限幅器在工況變量s(t)的驅(qū)動(dòng)下，首先計(jì)算出時(shí)變時(shí)滯不確定對(duì)象在對(duì)應(yīng)工況下的穩(wěn)態(tài)增益K，然后根據(jù)K和r(t)動(dòng)態(tài)生成限幅值，適時(shí)對(duì)uc(t)進(jìn)行限制并產(chǎn)生最終的控制作用u(t)，為防止可能的積分飽和問題，抗積分飽和器根據(jù)uc(t)與u(t)的偏差對(duì)PID控制器中的積分作用進(jìn)行限制。應(yīng)用本發(fā)明，工程技術(shù)人員可在工業(yè)控制系統(tǒng)(裝置)上或通過硬件電路與軟件編程相結(jié)合的方式，方便地對(duì)流程工業(yè)中廣泛存在的一類時(shí)變時(shí)滯不確定系統(tǒng)實(shí)施有效控制，提高生產(chǎn)過程的安全性和運(yùn)行水平。
文檔編號(hào)G05B13/02GK101968628SQ20101027641
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者劉吉臻, 房方, 魏樂 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)